J. S. Alcaniz Observatório Nacional O Lado Escuro do Universo Programa Ciência às 19 horas – IF/USP - São Carlos (15/05/2007)

Apresentação em tema: "J. S. Alcaniz Observatório Nacional O Lado Escuro do Universo Programa Ciência às 19 horas – IF/USP - São Carlos (15/05/2007)"— Transcrição da apresentação:

1 J. S. Alcaniz Observatório Nacional O Lado Escuro do Universo Programa Ciência às 19 horas – IF/USP - São Carlos (15/05/2007)

2 “...o pensamento mais feliz da minha vida.” A. Einstein

3 Relatividade Geral Ann. Phys. Leipzig, 49, 769-822, (1916) Geometria do Espaço-Tempo Conteúdo Material

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5 Interações Fundamentais da Natureza

6 Considerações Cosmológicas sobre a Teoria da Relatividade Geral Sitz. Preussische Akademie der Wissenschaften 1, 142-152 (1917) “gravidaderepulsiva” Pressão Negativa Constante Cosmológica Geometria do Espaço-Tempo Conteúdo Material

7 Friedmann (1922;1924) Expansão do Universo

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9 “...o maior erro da minha vida.” Albert Einstein “Um gênio não comete erros. Seus erros são como portais para novas descobertas.” James Joyce

10 Hubble (1929) Expansão do Universo H o = 528 km.s -1.Mpc -1 ( 1 Mpc ~ 3.26 x 10 6 anos-luz) t o ~ 1/H o = 2 bilhões de anos velocidade distância

11 H = 72  8 km.s -1.Mpc -1 H o = 72  8 km.s -1.Mpc -1 t o ~ H o -1 = 14 bilhões de anos Riess et al. (1996)

12 Tempo presente Universo Plano Universo Fechado Universo Aberto Tamanho do Universo Tempo 70 bilhões de anos Tamanho do Universo

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16 v(r) r r P d(U. A.) v(km.s -1 ) M 0.37 47.9 V 0.72 35.1 T 1 29.9 P 36 4.7 … …… Sistema Solar Galáxias e Aglomerados r

17 Aglomerados de Galáxias Lentes Gravitacionais Matéria Escura 30% da Composição Do Universo Raio do Universo || Metade do Raio Atual

18 (Gamow 1948) (Penzias & Wilson 1965) Prêmio Nobel: 1978

19 Radiação Cósmica de Fundo http://lambda.gsfc.nasa.gov/

20 Flutuações na CMB (COBE/1992) Azul = 0 Kelvin Vermelho = 4 Kelvin Azul = 2.721 Kelvin Vermelho = 2.729 Kelvin Vermelho/Azul = 0.0002

21 Flutuações na CMB (WMAP/2006) WMAP http://map.gsfc.nasa.gov/

22 COBE (1992) WMAP, BOOMERANG, etc. (2000-2006) (2000-2006)

23 The Nobel Prize in Physics 2006 "for their discovery of the blackbody form and anisotropy of the cosmic microwave background radiation" John C. MatherGeorge F. Smoot University of California at Berkeley NASA Goddard Space Flight Center

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25 Breakthrough of the Year (1998)

26 Supernova 1994D e a Galáxia NGC 4526

27 9 de Outubro de 1604: última supernova observada em nossa Galáxia Kepler “de stella nova” 13.000 anos-luz

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29 O QUE ACELERA O UNIVERSO ? Matéria Normal: Matéria Normal: implica desaceleração. Gravidade é atrativa! Pressão Negativa Acelera o Universo! ( EFEITO RELATIVÍSTICO!...  ??? ) Newton Einstein Energia Escura A densidade de energia é positiva, mas a pressão é negativa.

30 Considerações Cosmológicas sobre a Teoria da Relatividade Geral Sitz. Preussische Akademie der Wissenschaften 1, 142-152 (1917) “gravidaderepulsiva” Pressão Negativa Constante Cosmológica Geometria do Espaço-Tempo Conteúdo Material

31 Constante Cosmológica (  ) 10 40 10 80 Matéria Radiação Tempo  Constante Cosmológica Densidade do Universo Consistente com os resultados observacionais Passado

32 O Problema da Constante Cosmológica |ρ  | ≈ 10 -47 UE (Observações Cosmológicas) ‹ ρ v › ≈ 10 71 UE (Teoria Quântica) ‹ρ v › = 10 120 |ρ  |

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35 Dimensões Extras Problema da Hierarquia Aceleração do Universo

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39 Aceleraçao Transiente: w(a) = -1/3 at a = 20 1/2  z a ≃ 0.7 z d (  ) ≃ -0.7

40 História Térmica do Universo

41 Nucleossíntese Primordial t ~ 0.2 – 180 s D, 3 He, 4 He & 7 Li ~ 24% Ω b h 2 = 0.020 ± 0.002 Ω b h 2 = 0.0223 ± 0.0009 (RCF: t ~ 300.000 anos)

42 Radiação Cósmica de Fundo & Formação de Estrutura (R ~ R o /1000)  Compatível com Matéria Escura (WMAP)

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44 t o = 13.7  0.2 Gyr Qual é a natureza da Matéria e Energia Escuras? Constant Cosmologica? Brana?? ÁxionsNeutralinos Big Rip??

45 v(r) r r P d(U. A.) v(km.s -1 ) M 0.37 47.9 V 0.72 35.1 T 1 29.9 P 36 4.7 … …… Sistema SolarGaláxias r

46 V 2 ~ M L /R M T (R) ~ R R (kpc) 105 v (km/s) 100 50 Observada Zwicky (1933) Esperada a partir do disco luminoso

47 COBE (1992) http://lambda.gsfc.nasa.gov/

48 What is the Nature of The Dark Energy? ?

49 9 de Outubro de 1604: última supernova observada em nossa Galáxia Kepler “de stella nova”

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51 WMAP temperature anisotropies in CMB The amplitude of the CMB ripples is in accordance with the predictions of the inflationary cold dark matter theory The position of the first peak is consistent with a FLAT UNIVERSE Amplitude of fluctuations Idade do Universo 13.7 ± 0.2 Gyr 13.7 ± 0.2 Gyr

52 Energia Escura: Genealogia Energia Escura Estimativas Dinâmicas CMB Supernova Idade do universo aceleração Inflação  Total = 1  m = 0.3 t o  14 Gyr